آزمایش فرانک–هرتز: تفاوت میان نسخه‌ها
محتوای حذف‌شده محتوای افزوده‌شده
بدون خلاصۀ ویرایش |
بدون خلاصۀ ویرایش |
||
خط ۳۰:
در صورت حرکت آزادانۀ الکترون‌های خارج شده از کاتد، برای آن که این الکترونها بتوانند به شبکه برسند، به انرژی جنبشی معادل با پتانسیل اعمال شده به شبکه نیاز دارند. انرژی جنبشی یک الکترون ولت متناسب است با اختلاف پتانسیل یک ولتی میان شبکه و کاتد. همانطور که الکترون به تدریج به شبکه نزدیک می‌شود، انرژی‌اش نیز به دلیل اختلاف پتانسیل بین شبکه و کاتد، رفته رفته افزایش می‌یابد. برخورد الاستیک اتم‌های جیوه، زمان رسیدن الکترونها به شبکه را افرایش می‌دهد اما بر انرژی جنبشی این الکترونها تاثیری نمی‌گذارد.
هنگامی که ولتاژ شبکه به ۴.۹ الکترون ولت می‌رسد، انرژی الکترونها در نزدیکی شبکه به ۴.۹ الکترون ولت می‌رسد. در این حالت برخورد الکترونها در نزدیکی شبکه، غیرالاستیک شده و به دلیل از دست دادن انرژی جنبشی، حرکتشان بسیار آهسته می‌شود. انرژی جنبشی این الکترون هنگامی که به شبکه می‌رسند به قدری کاهش یافته که نمی‌توانند مسیر بعدی به سمت آند را ادامه دهند. بنابراین جریان آند کاهش می‌یابد. با افزایش مجدد ولتاژ شبکه، انرژی الکترون ها نیز افزایش می‌یابد. این بار الکترونها با وجود برخورد غیرالاستیک در مسیرشان، انرژی کافی برای رسیدن به آند را خواهند داشت. بنابراین جریان دوباره شروع به افزایش می‌کند. در ولتاژ ۹.۸ ولت، موقعیت مجددا تغییر می‌کند. الکترونها تقریبا در میانۀ مسیرشان از کاتد به سمت شبکه، اولین برخورد غیر الاستیک‌شان را تجربه می‌کنند. همانطور که با سرعت کمتر مسیرشان به سمت شبکه را ادامه می‌دهند، انرژی جنبشی شان مجددا افزایش می‌یابد تا زمانی که در نزدیکی شبکه، برخورد غیرالاستیک دوم رخ می‌دهد. در این حالت بار دیگر جریان کاهش می‌یابد. این اتفاق در فواصل ۴.۹ ولتی به طور مداوم تکرار می‌شود و هر بار الکترونها تحت تاثیر یک برخورد غیرالاستیک اضافه‌تر، انرژی‌شان را از دست می‌دهند.<ref name=":4" />[[پرونده:Col·lisions Experiment Franck Hertz.png|بندانگشتی|برخوردهای الاستیک و غیرالاستیک الکترونها با اتم‌های جیوه. الکترونها پس از برخورد الاستیک جهتشان تغییر می‌کند ولی میزان سرعتشان بدون تغییر باقی می‌ماند. الکترون‌های سریع‌تر اغلب انرژی و سرعتشان را در اثر برخورد غیرالاستیک از دست می‌دهند. این اتلاف انرژی جنبشی در اتم جیوه ذخیره می‌شود. پس از آن، اتم جیوه در بازگشت به حالت اولیه، این انرژی را به صورت نور آزاد می‌کند.]]
== نظریۀ کوانتومی اولیه ==
فرانک و هرتز در حالی آزمایش‌های خود را در سال ۱۹۱۴ منتشر کردند که از مدل اتمی بور که توسط نیلز بور در سال ۱۹۱۳ منتشر شده بود، بی‌اطلاع بودند. مدل بور توانسته بود خصوصیات اپتیکی اتم هیدروژن را به خوبی توجیه کند. به طور معمول مشاهده شده بود که نور ناشی از تخلیۀ الکتریکی گاز دارای تعداد مشخصی طول موج است، در حالیکه منابع نور معمولی مانند یک لامپ رشته‌ای، نوری شامل تمام طول‌موج‌ها را منتشر می‌کنند. بور طول‌موج‌های نشر شده توسط هیدروژن را به صورت بسیار دقیقی محاسبه کرده بود.<ref>{{یادکرد کتاب|نشانی=https://www.worldcat.org/oclc/12051112|عنوان=Niels Bohr : a centenary volume|نام خانوادگی=|نام=|تاریخ=1985|ناشر=Harvard University Press|سال=|شابک=0674624157|مکان=Cambridge, Mass.|صفحات=33-49|oclc=12051112}}</ref>
| |||